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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung
einer ein Vlies umfassenden Warenbahn.
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Wenn
von „ein
Vlies umfassenden Warenbahn" die
Rede ist, so sind hiermit auch Warenbahnen gemeint, die vollständig aus
Vlies bestehen.
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Ein
Vlies ist ein nicht gewebtes, textiles Flächengebilde, das aus Fasern
besteht, die thermisch, chemisch oder mechanisch miteinander verbunden sind.
Die Länge
der Fasern ist im Regelfall größer als 5
mm.
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Zur
Verfestigung des Vlieses auf mechanischem Wege gehört das bekannte
Verfahren der Wasserstrahlverfestigung, bei dem Wasserstrahlen unter
Druck zumindest einer Oberfläche
des Vlieses zugeführt
werden und eine Verwirbelung und Verschlingung desselben bewirken.
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Nach
dem Schritt der Wasserstrahlbeaufschlagung ist es erforderlich,
das Vlies zu trocknen. Hierzu ist es bekannt, das Vlies einem Hochentwässerungsschritt
zu unterziehen, damit ein sich anschließender, thermischer Trocknungsvorgang
möglichst
energiearm durchgeführt
werden kann. Der Hochentwässerungsschritt
erfolgte früher
mittels Saugvorrichtungen, mittels derer Wasser abgesaugt wird,
um danach das Vlies einem thermisch wirkenden Trockner zuzufüh ren, in
dem die Verdampfung von im Vlies befindlicher Restflüssigkeit
bewirkt wird.
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Insbesondere
der Bearbeitungsschritt des thermischen Trocknens in dem Trockner
ist sehr energieintensiv. Um die Menge an Restflüssigkeit in dem Vlies vor dem
thermischen Trocknen zu reduzieren, ist es aus der
DE 10 2004 042 477 A1 bekannt, nach
dem Absaugen zur Erhöhung
der Effizienz der Hochentwässerung
weitere Flüssigkeit
abzuquetschen, was vorzugsweise mittels eines der Absaugeinrichtung
nachgeschalteten Quetschwerkes erfolgt.
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Darüber hinaus
ist es bekannt, verfestigtes oder nassgelegtes Vlies mit Ausrüstungsmitteln,
beispielsweise einer Färbeflotte,
zu beaufschlagen, was regelmäßig im Tauchverfahren
erfolgt. Hierzu wird die vorlaufende Vliesbahn durch ein Tauchbecken geführt. Dabei
muss die Vorlaufgeschwindigkeit so gewählt werden, dass das Vlies
vor dem Trocknungsvorgang ausreichend von dem Ausrüstungsmittel durchdrungen
wird und eine zum Bewirken der Ausrüstung ausreichende Verweildauer
des Ausrüstungsmittels
in dem Vlies sichergestellt wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Behandlung einer ein Vlies umfassenden Warenbahn zu schaffen, mittels
welchem bzw. welcher eine besonders effektive, gleichzeitig jedoch
auch schonende Trocknung und/oder Ausrüstung des Vlieses möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird durch das in Anspruch 1 wiedergegebene Verfahren und
die in Anspruch 8 wiedergegebene Vorrichtung zur Anwendung des Verfahrens
gelöst.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren,
bei dem – wie
aus dem Stand der Technik bekannt – die Warenbahn zunächst mit
Flüssigkeit
beaufschlagt und die Flüssigkeit
anschließend
abgequetscht wird, sieht vor, die Flüssigkeit in einem Walzenspalt
mit verbreiterter Presszone abzuquetschen. Eine Einrichtung, die
einen Walzenspalt mit verbreiterter Presszone aufweist, ist für sich genommen
beispielsweise aus der
EP
771 903 B1 bekannt. Bei dieser wird die verlängerte Presszone
zwischen einer starren Walze und einer einen flexiblen Walzenman tel
umfassenden Gegenwalze dadurch gebildet, dass sich unter dem Quetschdruck
der flexible Walzenmantel in einem gewissen Winkelbereich, dessen
Größe von der Nachgiebigkeit
des flexiblen Walzenmantels und von dem Pressdruck abhängt, an
die starre Walze anschmiegt, so dass die Quetschkraft nicht linienhaft, sondern
flächig
in die Vliesbahn eingeleitet wird. Die Quetschkraft wirkt somit
im Vergleich zu einem zwischen zwei starren Walzen gebildeten Quetschspalt für einen
längeren
Zeitraum auf die vorlaufende Warenbahn. Hierdurch wird einerseits
die Effektivität
einer Entwässerung
erhöht,
ohne dass es hierzu einer Erhöhung
des Quetschdruckes bedarf. Dies ist deshalb von besonderer Bedeutung,
da eine Erhöhung des
Quetschdruckes stets zu einer Verstärkung der Rückströmung von Flüssigkeit in den Faserverbund des
Vlieses und somit zu Verzügen
in und an der Warenbahn führt.
Darüber
hinaus besteht auch die Gefahr, dass eine Erhöhung der spezifischen Pressung im
Walzenspalt die Fasern aufgrund der hiermit verbundenen mechanischen
Belastung schädigt.
Insbesondere kann es an Kreuzungspunkten der Fasern zu Brüchen kommen.
Diese bedingen unerwünschte Einbußen an der
Quer- und Längszugfestigkeit
des Vlieses. Darüber
hinaus tritt bei einem zwischen zwei harten Walzen gebildeten Pressspalt
mit kurzer Presszone der wesentliche Teil der abgequetschten Flüssigkeit
entgegen der Zufuhrrichtung der Warenbahn auf der Eintrittsseite
der Warenbahn aus dem Pressspalt hinaus, so dass der Abtransport
abgequetschter Flüssigkeit
erschwert ist und stets durch die vorlaufende Warenbahn ein Teil
der Flüssigkeit wieder
in den Pressspalt hinein geschleppt wird. Im Gegensatz hierzu findet
bei dem Pressspalt mit verlängerter
Presszone zumindest dann, wenn mit der Warenbahn ein umlaufendes,
saugfähiges
Band den Pressspalt durchläuft,
ein Abtransport der abgequetschten Flüssigkeit im wesentlichen senkrecht
zur Vorlaufrichtung der Warenbahn statt, wodurch der Abtransport
der abgequetschten Flüssigkeit
gegenüber
demjenigen bei einem Pressspalt mit kurzer Presszone erheblich effektiver
und schonender erfolgt. Schließlich
wird bei gleicher Effizienz der Entwässerung bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch
die Strömungsgeschwindigkeit,
mit der abgequetschte Flüssigkeit
aus dem Vlies heraustritt, vermindert, so dass auch die Gefahr,
dass durch die ausströmende
Flüssigkeit
mechanische Schäden verursacht
werden, reduziert ist.
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Für den Fall,
dass die Behandlung nicht oder nicht nur die Verfestigung der ein
Vlies umfassenden Warenbahn, sondern die oder auch die Beaufschlagung
der Warenbahn mit Ausrüstungsmittel
umfasst, führt
das Abquetschen der das Ausrüstungsmittel enthaltenden
Flüssigkeit
in dem Walzenspalt mit verbreiterter Presszone zu einer Verbesserung
der Penetration des Ausrüstungsmittels
in die Fasern und deren Zwischenräume. Schließlich erhöht sich die Verweildauer des
Ausrüstungsmittels
in dem Vlies unter Druck, wodurch die Effizienz der Ausrüstung und
deren Gleichmäßigkeit über die
Länge und
Breite der Warenbahn verbessert werden.
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Bei
einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens,
die insbesondere von Bedeutung ist, wenn zur Verfestigung des Vlieses
unter Druck aufgebrachte Flüssigkeit
entfernt werden soll, wird vor dem Abquetschen Flüssigkeit
von der Warenbahn abgesaugt. Aufgrund dieser Maßnahme reduziert sich die abzuquetschende
Flüssigkeitsmenge,
so dass einerseits mit geringeren Quetschdrucken in dem Walzenspalt
zur Erzielung des gewünschten
Trocknungsgrades gearbeitet werden kann, andererseits sich durch
den geringeren Quetschdruck die Strömungsgeschwindigkeit der abgequetschten
Flüssigkeit
beim Durchlauf der Warenbahn durch den Walzenspalt reduziert, wodurch
die Gefahr der Schädigung
des Verbundes der Fasern reduziert wird.
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Bei
einer besonders bevorzugten Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens
ist wegen der Einfachheit der Handhabung die Flüssigkeit Wasser, gegebenenfalls
mit Ausrüstungsmittel
beaufschlagt.
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Hierzu
ist es möglich,
zur Verfestigung des Vlieses unter Druck aufgebrachte Flüssigkeit
direkt mit dem Ausrüstungsmittel
zu versehen. Oder die bereits verfestigte Warenbahn wird – wie besonders
bevorzugt – mit
dem Ausrüstungsmittel
durch Tauchen vor dem Abquetschen in dem Walzenspalt mit verbreiterter
Presszone beaufschlagt. Hierzu kann die Warenbahn durch ein Tauchbecken
geführt
werden, welches das Ausrüstungsmittel
enthält
und in welchem dessen Konzentration zumindest im wesentlichen konstant
gehalten wird.
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Um
den Trocknungsvorgang der Warenbahn abzuschließen, wird diese vorzugsweise
nach dem Abquetschen noch thermisch getrocknet.
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Bei
der Vorrichtung zur Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die eine Einrichtung, mittels
welcher der Warenbahn Flüssigkeit
zuführbar ist
und ein dieser Einrichtung nachgeschaltetes Quetschwerk, mittels
welchem Flüssigkeit
von der Warenbahn abquetschbar ist, umfasst, weist das Quetschwerk
einen Walzenspalt mit verbreiteter Presszone auf. Die Warenbahn
wird bei dieser Vorrichtung kontinuierlich von der Einrichtung dem Quetschwerk
zugeführt,
wobei die verbreiterte Presszone zu einem besonders effektiven und
schonenden Abquetschen von Flüssigkeit
und gegebenenfalls zu einer besonders effektiven Penetration und
verlängerten
Verweildauer unter Druck von Ausrüstungsmittel in der Warenbahn
führt.
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Um
den Energiebedarf zum Trocknen der Warenbahn weiter senken zu können, ist
es bevorzugt, wenn die Vorrichtung zusätzlich eine Saugvorrichtung
zum Absaugen überschüssiger Flüssigkeit umfasst,
die – in
Vorlaufrichtung der Bahn gesehen – dem Quetschwerk vorgeschaltet
ist.
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Ferner
umfasst die erfindungsgemäße Vorrichtung
vorzugsweise zusätzlich
eine Einrichtung zum Auftrag eines Ausrüstungsmittels, welche in Vorlaufrichtung
der Warenbahn gesehen vor dem Quetschwerk und – sofern vorhanden – hinter
der Saugvorrichtung angeordnet ist. Aufgrund dieser Maßnahme kann – sofern
erforderlich – die
Warenbahn mit einem Ausrüstungsmittel
beaufschlagt werden, wobei dessen Penetration in die Fasern und
zwischen den Zwischenräumen
aufgrund der Verweildauer in dem Walzenspalt mit verlängerter
Presszone besonders effektiv ist.
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Die
Einrichtung zum Auftrag des Ausrüstungsmittels
kann – besonders
bevorzugt – ein Tauchbad
umfassen, durch welches die Warenbahn hindurch geführt wird.
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Ausführungsbeispiele
des erfindungsgemäßen Verfahrens
und der erfindungsgemäßen Vorrichtung
sollen unter Bezugnahme auf die beiliegenden, schematischen Zeichnungen
erläutert
werden. Es zeigen:
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1 ein
erstes Ausführungsbeispiel
der Erfindung in einer schematischen Seitenansicht;
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2 – wiederum
schematisch – den
Ausschnitt II in 1;
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3 – qualitativ – den Druckverlauf
im Pressspalt mit kurzer Presszone im Vergleich zu einem Pressspalt
mit verlängerter
Presszone sowie
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4 ein
zweites Ausführungsbeispiel
der Erfindung in einer 1 entsprechenden Darstellung.
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Die
in 1 als Ganzes mit 100 bezeichnete Vorrichtung
umfasst eine Verfestigungseinrichtung 1. Letztere weist
eine Trommel 2 auf, um die eine das verfestigende Vlies
umfassende Warenbahn B um etwa 220° herumgeführt ist. Über einen Teilumfang der Trommel 2 verteilt
sind Düsen 3 angeordnet,
mittels welcher Wasserstrahlen 4 unter Druck in Richtung
der normalen der Warenbahn B zugeführt werden.
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Nach
dem Umlaufen der Trommel 2 wird die Warenbahn B von einem
endlos um Umlenkwalzen 5, 6, 7 mit der
Vorlaufgeschwindigkeit der Warenbahn umlaufenden Siebband 8 geführt. In
dem Bereich, in dem die Warenbahnen B an dem Siebband 8 anliegt, ist
auf der der Warenbahn B gegenüberliegenden Seite
des Siebbandes 8 eine Saugvorrichtung 9 vorgesehen.
Sie umfasst einen mit Unterdruck beaufschlagbaren Saugbalken 10,
der eine sich über
die gesamte Breite der Warenbahn B erstreckende Absaugöffnung 11 aufweist.
Mittels der Saugvorrichtung 9 wird ein Teil der mittels
der Düsen 3 der
Warenbahn B zugeführten
Flüssigkeit
der Warenbahn B wieder entzogen.
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Die
Warenbahn B wird über
eine weitere Umlenkwalze 12 einem Quetschwerk 14 zugeführt. Es umfasst
einen Walzenspalt 15, der eine verlängerte Presszone 16 aufweist.
Um diese auszubilden, wird der Bearbeitungsspalt 15 von
einer starren Walze 17 und einer einen nachgiebigen Walzenmantel 18,
der beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial hergestellt ist,
aufweisenden weichen Walze 19 gebildet. Der Walzenmantel 18 ist
rotierbar auf einem den Walzenmantel 18 in Längsrichtung
durchsetzenden Träger 20 rotierbar
gelagert und stützt
sich zum Walzenspalt 15 hin über hydraulische Stützmittel 21 auf
diesem Träger
ab. Dabei sind der Walzenmantel 18 und die hydraulischen
Stützmittel 21 derart
ausgebildet, dass sich der Walzenmantel 18 über einen
Winkel α von
etwa 60° an
die Außenkontur
der starren Walze 17 anschmiegt.
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Um
die Flüssigkeitsabfuhr
zu verbessern, läuft
mit der Walze 17 ein als Endlosschlaufe gestaltetes Band 22 um,
welches um eine Umlaufwalze 23 herumgeführt ist. In dem in der Zeichnung
rechts dargestellten Bereich zwischen der Walze 17 und
der Umlaufwalze 23 wird das Band 22 an einer Saugvorrichtung 24 vorbeigeführt, die
wiederum einen Saugbalken 25 umfasst und in ihrer Ausgestaltung
und Funktion etwa der Saugvorrichtung 9 entspricht. Mittels
dieser Saugvorrichtung 24 wird Flüssigkeit abgesaugt, die im
Wesentlichen quer zur Vorlaufrichtung der Warenbahn, wie durch die
Pfeile A in 2 symbolisiert sein soll, in
das Band 22 eingetreten und von diesem mitgenommen worden
ist. Eine besonders effektive Flüssigkeitsabfuhr
von der Warenbahn B wird insbesondere auch erzielt, da – wie in 3,
in der qualitativ der Druckverlauf in einem Pressspalt mit kurzer
Presszone, wie er zwischen zwei harten Walzen gebildet ist, gestrichelt
im Vergleich zum Druckverlauf in einem Pressspalt verlängerter
Presszone durchgezogen dargestellt ist – in dem Pressspalt mit verlängerter
Presszone der Druck nach einem in erster Näherung gleichmäßigen Anstieg
nahezu abrupt abfällt.
Die Menge an abgequetschter Flüssigkeit,
die aufgrund des Druckabfalls wieder von der Warenbahn aufgesaugt
wird, ist somit geringer als bei einem Spalt mit kurzer Presszone,
bei welchem der Druckanstieg und der Druckabfall etwa mit der gleichen
Steigung umgekehrten Vorzeichens erfolgen. Da schließlich die
Menge an Flüssigkeit,
die beim Durchtritt durch den Walzenspalt herausgequetscht wird,
in erster Näherung
vom Integral unter den Druckverlaufskurven abhängt, wird sinnfällig, dass zur
Erzielung einer bestimmten abgequetschten Flüssigkeitsmenge bei einem Walzenspalt
mit kurzer Presszone ein höherer
Druck erforderlich ist als bei einem Walzenspalt mit verlängerter
Presszone, so dass mit letzterem der Abquetschvorgang schonender
ist.
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Um
die Effizienz der Flüssigkeitsabfuhr
weiter zu steigern, kann die Walze 17, wie durch die schematisch
in 2 eingezeichneten Ausnehmungen 43 verdeutlicht
sein soll, gerillt oder blind-gebohrt sein, so dass ihre Mantelfläche Volumina
aufweist, in die abgequetschte Flüssigkeit eindringen kann. Das umlaufende
Band 22 ist ebenfalls so ausgebildet, dass es freie Volumina
zur Flüssigkeitsaufnahme umfasst.
Hierzu ist es beispielsweise als Filz oder siebförmig ausgebildet.
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Über eine
weitere Umlenkwalze 13 gelangt die Warenbahn B von dem
Walzenspalt 15 zu einem Trockner 26, von welchem
der Warenbahn B die Restfeuchte entzogen wird, so dass die Warenbahn nach
Verlassen des Trockners 26 einen zur Weiterbearbeitung
geeigneten Feuchtigkeitswert aufweist.
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Ein
weiteres Ausführungsbeispiel,
das als Ganzes mit 200 bezeichnet ist, soll nun anhand
von 2 beschrieben werden. Dieses Ausführungsbeispiel
entspricht in Laufrichtung der Warenbahn B gesehen bis zur Umlenkwalze 12 dem
anhand von 1 dargestellten Ausführungsbeispiel 100,
auf dessen Beschreibung zwecks Vermeidung von Wiederholungen insoweit
verwiesen werden soll.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel 200 der
erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird die Warenbahn B von der Umlenkwalze 12 über eine
Umlenkwalze 27 einem Tauchbad 28 zugeführt, in
dem sich ein Ausrüstungsmittel 29 in
flüssiger
Form befindet. Die Warenbahn B wird mittels einer im Tauchbad 28 befindlichen
Umlenkwalze 30 herumgeführt
und gelangt über
weitere Umlenkwalzen 31, 32 zu einem Quetschwerk 33.
Dieses umfasst wiederum einen Walzenspalt 34 mit verbreiterter
Presszone 35, der zwischen einer starren Walze 36 und
einer weichen Walze 37 gebildet ist. Die weiche Walze 37 umfasst einen
Walzenmantel 38, der rotierbar um einen ihn längs durchsetzenden
Träger 39 mittels
Stützmitteln 40,
deren Funktion und Ausgestaltung etwa den Stützmitteln 21 entspricht,
abgestützt
ist. Das Quetschwerk 33 dient bei der Vorrichtung 200 nicht nur
zum Abquetschen der in der Verfestigungseinrichtung 1 aufgebrachten
Flüssigkeit, sondern
insbesondere auch dem Einbringen und Unterdruckhalten des Ausrüstungsmittels
für die
Verweildauer in der verlängerten
Presszone.
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Nach
Durchlaufen des Quetschwerkes 33 wird die Warenbahn B über Umlenkwalzen 41, 42 wiederum
einem Trockner 20 zugeführt.
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- 100,
200
- Vorrichtung
- 1
- Verfestigungseinrichtung
- 2
- Trommel
- 3
- Düsen
- 4
- Wasserstrahlen
- 5
- Umlenkwalze
- 6
- Umlenkwalze
- 7
- Umlenkwalze
- 8
- Siebband
- 9
- Saugvorrichtung
- 10
- Saugbalken
- 11
- Absaugöffnung
- 12
- Umlenkwalze
- 13
- Umlenkwalze
- 14
- Quetschwerk
- 15
- Walzenspalt
- 16
- Presszone
- 17
- Walze
- 18
- Walzenmantel
- 19
- Walze
- 20
- Träger
- 21
- hydraulische
Stützmittel
- 22
- Band
- 23
- Umlaufwalze
- 24
- Saugvorrichtung
- 25
- Saugbalken
- 26
- Trockner
- 27
- Umlenkwalze
- 28
- Tauchbad
- 29
- Ausrüstungsmittel
- 30
- Umlenkwalze
- 31
- Umlenkwalze
- 32
- Umlenkwalze
- 33
- Quetschwerk
- 34
- Walzenspalt
- 35
- Presszone
- 36
- Walze
- 37
- Walze
- 38
- Walzenmantel
- 39
- Träger
- 40
- Stützmittel
- 41
- Umlenkwalze
- 42
- Umlenkwalze
- 43
- Ausnehmungen
- A
- Austrittsrichtung
- B
- Warenbahn
- L
- Länge Presszone
- P
- Druck